OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實(shí)際上OFDM是MCM Multi-Carrier Modulation，多載波調(diào)制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 ICI 。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。在向B3G/4G演進(jìn)的過程中，OFDM是關(guān)鍵的技術(shù)之一，可以結(jié)合分集，時空編碼，干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術(shù)，最大限度的提高了系統(tǒng)性能。包括以下類型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM。 1.1發(fā)展歷史上個世紀(jì)70年代，韋斯坦（Weinstein）和艾伯特（Ebert）等人應(yīng)用離散傅里葉變換（DFT）和快速傅里葉方法（FFT）研制了一個完整的多載波傳輸系統(tǒng)，叫做正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)。OFDM是正交頻分復(fù)用的英文縮寫。正交頻分復(fù)用是一種特殊的多載波傳輸方案。OFDM應(yīng)用離散傅里葉變換（DFT）和其逆變換（IDFT）方法解決了產(chǎn)生多個互相正交的子載波和從子載波中恢復(fù)原信號的問題。這就解決了多載波傳輸系統(tǒng)發(fā)送和傳送的難題。應(yīng)用快速傅里葉變換更使多載波傳輸系統(tǒng)的復(fù)雜度大大降低。從此OFDM技術(shù)開始走向?qū)嵱?。但是?yīng)用OFDM系統(tǒng)仍然需要大量繁雜的數(shù)字信號處理過程，而當(dāng)時還缺乏數(shù)字處理功能強(qiáng)大的元器件，因此OFDM技術(shù)遲遲沒有得到迅速發(fā)展。近些年來，集成數(shù)字電路和數(shù)字信號處理器件的迅猛發(fā)展，以及對無線通信高速率要求的日趨迫切，OFDM技術(shù)再次受到了重視。在上個世紀(jì)60年代已經(jīng)提出了使用平行數(shù)據(jù)傳輸和頻分復(fù)用(FDM)的概念。1970年，美國申請和發(fā)明了一個專利，其思想是采用平行的數(shù)據(jù)和子信道相互重疊的頻分復(fù)用來消除對高速均衡的依賴，用于抵制沖激噪聲和多徑失真，而能充分利用帶寬。這項技術(shù)最初主要用于軍事通信系統(tǒng)。但在以后相當(dāng)長的一段時間，OFDM理論邁向?qū)嵺`的腳步放緩了。由于OFDM各個子載波之間相互正交，采用FFT實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制，但在實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)時傅立葉變換設(shè)備的復(fù)雜度、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)振蕩器的穩(wěn)定性以及射頻功率放大器的線性要求等因素部成為OFDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的制約條件。在二十世紀(jì)80年代，MCM獲得了突破性進(jìn)展，大規(guī)模集成電路讓FFT技術(shù)的實(shí)現(xiàn)不再是難以逾越的障礙，一些其它難以實(shí)現(xiàn)的困難也部得到了解決，自此，OFDM走上了通信的舞臺，逐步邁向高速數(shù)字移動通信的領(lǐng)域。 1.2應(yīng)用情況由于技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性，在二十世紀(jì)90年代，OFDM廣泛用干各種數(shù)字傳輸和通信中，如移動無線FM信道，高比特率數(shù)字用戶線系統(tǒng)(HDSL)，不對稱數(shù)字用戶線系統(tǒng)(ADSL)，甚高比特率數(shù)字用戶線系統(tǒng)HDSI，數(shù)字音頻廣播(DAB)系統(tǒng)，數(shù)字視頻廣播(DVB)和HDTV地面?zhèn)鞑ハ到y(tǒng)。1999年，IEEE802.lla通過了一個無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其中OFDM調(diào)制技術(shù)被采用為物理層標(biāo)準(zhǔn)，使得傳輸速率可以達(dá)54MbPs。這樣，可提供25MbPs的無線ATM接口和10MbPs的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口，并支持語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)。這樣的速率完全能滿足室內(nèi)、室外的各種應(yīng)用場合。歐洲電信組織(ETSl)的寬帶射頻接入網(wǎng)的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也把OFDM定為它的調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。2001年，IEEE802.16通過了無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)使用頻段的不同，具體可分為視距和非視距兩種。其中，使用許可和免許可頻段，由于在該頻段波長較長，適合非視距傳播，此時系統(tǒng)會存在較強(qiáng)的多徑效應(yīng)，而在免許可頻段還存在干擾問題，所以系統(tǒng)采用了抵抗多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落或窄帶干擾上有明顯優(yōu)勢的OFDM調(diào)制，多址方式為OFDMA。而后，IEEE802.16的標(biāo)準(zhǔn)每年都在發(fā)展，2006年2月，IEEE802.16e(移動寬帶無線城域網(wǎng)接入空中接口標(biāo)準(zhǔn))形成了最終的出版物。當(dāng)然，采用的調(diào)制方式仍然是OFDM。2004年11月，根據(jù)眾多移動通信運(yùn)營商、制造商和研究機(jī)構(gòu)的要求，3GPP通過被稱為Long Term Evolution(LTE)即“3G長期演進(jìn)”的立項工作。項目以制定3G演進(jìn)型系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范作為目標(biāo)。3GPP經(jīng)過激烈的討論和艱苦的融合，終于在2005年12月選定了LTE的基本傳輸技術(shù)，即下行OFDM，上行SC。OFDM由于技術(shù)的成熟性，被選用為下行標(biāo)準(zhǔn)很快就達(dá)成了共識。而上行技術(shù)的選擇上，由于OFDM的高峰均比(PAPR)使得一些設(shè)備商認(rèn)為會增加終端的功放成本和功率消耗，限制終端的使用時間，一些則認(rèn)為可以通過濾波，削峰等方法限制峰均比。B3G/4G的目標(biāo)是在高速移動環(huán)境下支持高達(dá)100Mb/S的下行數(shù)據(jù)傳輸速率，在室內(nèi)和靜止環(huán)境下支持高達(dá)1Gb/S的下行數(shù)據(jù)傳輸速率。2010年全球首個TD-LTE-A的規(guī)模實(shí)驗網(wǎng)將在上海世博會向媒體開放。4G是基于OFDM加MIMO的技術(shù)組合，但整體結(jié)構(gòu)不一樣，基于OFDM和MIMO的有兩套標(biāo)準(zhǔn)，一個是IEEE802-16M，一個是LTE-Advanced,而OFDM技術(shù)是關(guān)鍵核心技術(shù)之一。 1.4優(yōu)勢與不足優(yōu)勢：OFDM存在很多技術(shù)優(yōu)點(diǎn)見如下，在3G、4G中被運(yùn)用，作為通信方面其有很多優(yōu)勢： (1) OFDM技術(shù)在窄帶帶寬下也能夠發(fā)出大量的數(shù)據(jù),能同時分開至少1000個數(shù)字信號，而且在干擾的信號周圍可以安全運(yùn)行的能力將直接威脅到目前市場上已經(jīng)開始流行的CDMA技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展壯大的態(tài)勢，正是由于具有了這種特殊的信號“穿透能力”使得OFDM技術(shù)深受歐洲通信營運(yùn)商以及手機(jī)生產(chǎn)商的喜愛和歡迎，例如加利福尼亞Cisco系統(tǒng)公司、紐約工學(xué)院以及朗訊工學(xué)院等開始使用，在加拿大WiLAN工學(xué)院也開始使用這項技術(shù)。 (2) OFDM技術(shù)能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控傳輸介質(zhì)上通信特性的突然變化，由于通信路徑傳送數(shù)據(jù)的能力會隨時間發(fā)生變化，所以O(shè)FDM能動態(tài)地與之相適應(yīng)，并且接通和切斷相應(yīng)的載波以保證持續(xù)地進(jìn)行成功的通信.該技術(shù)可以自動地檢測到傳輸介質(zhì)下哪一個特定的載波存在高的信號衰減或干擾脈沖，然后采取合適的調(diào)制措施來使指定頻率下的載波進(jìn)行成功通信。 (3) OFDM技術(shù)特別適合使用在高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號散播的地區(qū)。高速的數(shù)據(jù)傳播及數(shù)字語音廣播都希望降低多徑效應(yīng)對信號的影響。 (4) OFDM技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。在單載波系統(tǒng)中，單個衰落或干擾能夠?qū)е抡麄€通信鏈路失敗，但是在多載波系統(tǒng)中，僅僅有很小一部分載波會受到干擾。對這些子信道還可以采用糾錯碼來進(jìn)行糾錯。 (5) OFDM技術(shù)可以有效地對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)信道中因為多徑傳輸而出現(xiàn)頻率選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶的信息受影響，其他的子載波未受損害，因此系統(tǒng)總的誤碼率性能要好得多。 (6) OFDM技術(shù)通過各個子載波的聯(lián)合編碼，具有很強(qiáng)的抗衰落能力。OFDM技術(shù)本身已經(jīng)利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴(yán)重，就沒有必要再加時域均衡器。通過將各個信道聯(lián)合編碼，則可以使系統(tǒng)性能得到提高。 (7) OFDM技術(shù)可使信道利用率很高，這一點(diǎn)在頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤為重要；當(dāng)子載波個數(shù)很大時，系統(tǒng)的頻譜利用率趨于2Baud/Hz。 存在不足：雖然OFDM有上述優(yōu)點(diǎn)，但是同樣其信號調(diào)制機(jī)制也使得OFDM信號在傳輸過程中存在著一些劣勢：(1)對相位噪聲和載波頻偏十分敏感這是OFDM技術(shù)一個非常致命的缺點(diǎn)，整個OFDM系統(tǒng)對各個子載波之間的正交性要求格外嚴(yán)格，任何一點(diǎn)小的載波頻偏都會破壞子載波之間的正交性，引起ICI，同樣，相位噪聲也會導(dǎo)致碼元星座點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)、擴(kuò)散，從而形成ICI。而單載波系統(tǒng)就沒有這個問題，相位噪聲和載波頻偏僅僅是降低了接收到的信噪比SNR，而不會引起互相之間的干擾。(2)峰均比過大OFDM信號由多個子載波信號組成，這些子載波信號由不同的調(diào)制符號獨(dú)立調(diào)制。同傳統(tǒng)的恒包絡(luò)的調(diào)制方法相比，OFDM調(diào)制存在一個很高的峰值因子。因為OFDM信號是很多個小信號的總和，這些小信號的相位是由要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列決定的。對某些數(shù)據(jù)，這些小信號可能同相，而在幅度上疊加在一起從而產(chǎn)生很大的瞬時峰值幅度。而峰均比過大，將會增加A/D和D/A的復(fù)雜性，而且會降低射頻功率放大器的效率。同時，在發(fā)射端，放大器的最大輸出功率就限制了信號的峰值，這會在OFDM頻段內(nèi)和相鄰頻段之間產(chǎn)生干擾。(3)所需線性范圍寬由于OFDM系統(tǒng)峰值平均功率比(PAPR)大，對非線性放大更為敏感，故OFDM調(diào)制系統(tǒng)比單載波系統(tǒng)對放大器的線性范圍要求更高。